TWI497185B

TWI497185B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI497185B
Application number: TW101133337A
Authority: TW
Inventors: Jung Chih Su; Ming Chia Shih; Chin Lan Fang
Original assignee: Innocom Tech Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201411264A

Description

顯示裝置

本發明有關於一種顯示裝置，且特別是一種使用場色序(Field Sequential Color，FSC)顯示方法的顯示裝置。

目前市面上常見也最成熟的顯示裝置為液晶(Liquid Crystal Display，LCD)顯示器，其中有一種液晶顯示器具有多個色光光源，且多個色光光源用以發射多個不同顏色的色光。此類型的液晶顯示器可以不具有色彩濾波片(color filter)，且可以使用傳統場色序顯示方法來顯示畫框。

於傳統的場色序顯示方法中，每一畫框時間為1/60秒且其係分別透過1/180秒的紅色、綠色與藍色場影像來顯示，故此種場色序顯示方法的畫框頻率(frame rate)只有60赫茲。

依照時間對比敏感度函數(temporal contrast sensitivity function)的圖形，可以得知在兩度視野角(visual angle)下，當畫框頻率大於60赫茲以上，人眼便不會感受到畫面閃爍(flicker)的現象，但隨著亮度與視野角(visual angle)的增加，畫框頻率需要比60赫茲更高，人眼才不會感受到閃爍的現象。故採傳統場色序顯示方法，人眼仍會感受到畫面閃爍。因此，使用傳統場色序顯示方法的顯示裝置有畫面閃爍的問題存在。除此之外，使用傳統場色序顯示方法的顯示裝置還存在著色分離現象(color break-up)。

本發明實施例提供一種顯示裝置，此顯示裝置包括處理器與顯示單元。控制器用以擷取畫框之影像資料，且根據影像資料計算並輸出第一至第i色場資料，再接著輸出第一色場資料，其中i為大於等於2且小於等於4的正整數。顯示單元用以接收第一至第i色場資料後，再接收第一色場資料，並對應地顯示第一至第i色場資料的第一至一第i色場影像後，再接著顯示第一色場資料的第一色場影像。

綜合以上所述，本發明實施例一種使用場色序顯示方法的顯示裝置，此顯示裝置可以抑制畫面閃爍與色分離現象。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

首先，請參照圖1，圖1是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來顯示其畫面的示意圖。於此實施例中，顯示裝置於每一畫框之影像中係透過運算輸出第一至第三色場影像來顯示完整之畫框的結果，並接著重複輸出顯示第一色場影像，以減少畫面閃爍與色分離的現象。另外，圖1的顯示裝置可以是中小尺寸的液晶顯示器或有機發光二極體顯示器。

對於每一張畫框(frame)而言，其影像資料具有多個紅色灰階值、多個綠色灰階值與多個藍色灰階值。因此，顯示裝置之處理器可以擷取畫框的影像資料，並根據影像資料算出紅色、綠色與藍色色場資料。接著，顯示裝置的顯示單元接收紅色、綠色與藍色色場資料，並根據紅色、綠色與藍色色場資料輸出顯示第一至第三色場影像，以及接著重複地輸出顯示第一色場影像。

於圖1的實施例中，僅顯示三個畫框時間的顯示示意圖，其他畫框時間則省略未繪於圖上。於圖1中每一個畫框的頻率為60赫茲，且以三個畫框為一個週期，以使第一至第三色場影像的顯示次數相同，而不令人眼感受到畫面有色偏之問題。於此實施例中，於各畫框時間內，畫框會有四個色場影像，因此每一色場影像頻率為240赫茲。此四個色場中之第一至第三色場影像資料係依據原始畫框的影像資料，計算出紅色色場影像R、綠色色場影像G與藍色色場影像B，而第四個色場影像則重複同一畫框裡的第一色場資料。

於第一畫框101中，第一至第三色場影像資料紅色色場影像R、綠色色場影像G與藍色色場影像B，第四個色場資料為紅色色場影像R。於第二畫框102中，第一至第三色場影像資料綠色色場影像G、藍色色場影像B與紅色色場影像R，第四個色場資料為綠色色場影像G。於第三畫框103中，第一至第三色場影像資料藍色色場影像B、綠色色場影像G與紅色色場影像R，第四個色場資料為藍色色場影像B。

雖然，每一畫框時間為1/60秒，但因已於第一至第三色場影像資料中顯示完整的畫框的結果，亦即於四分之三的畫框時間1/80秒(1/60秒的四分之三倍)中便已顯示了完整畫框，因此本實施例中的畫框頻率會等效於60赫茲的三分之四倍，即為80赫茲。

依照時間對比敏感度函數(temporal contrast sensitivity function)的圖形，可以得知在兩度視野角(visual angle)下，當畫框頻率大於60赫茲以上，人眼便不會感受到畫閃爍(flicker)的現象，但隨著亮度與視野角(visual angle)增加，則畫框頻率需要比60赫茲更高。一般而言，畫框頻率需超過75赫茲，人眼才不易感受到畫面閃爍的現象。因此於本實施例中，圖1之顯示裝置的畫框頻率等效為80赫茲，其已大於75赫茲，故人眼不易感覺到畫面閃爍的現象，且其顯示品質可進一步地提升。據此，圖1之顯示裝置不會有畫閃爍的問題。

除此之外，由於顯示裝置的處理器僅須計算第一至第三色場資料，而不須額外計算其他的色場資料，亦即，不用多算一次液晶穿透率或背光源之亮度的控制，因此液晶胞(cell)的驅動將更為容易，且處理器的負擔將可以降低。

請接著參照圖2，圖2是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來依序顯示其畫面的示意圖。對於第一畫框101而言，顯示裝置重複地輸出紅色色場影像R，因此於顯示裝置所顯示的畫面201會偏紅。對於第二畫框102而言，顯示裝置重複地輸出綠色色場影像G，且先前對於第一畫框101而言，顯示裝置重複地輸出綠色色場影像R，因此於顯示裝置所顯示的畫面202會偏黃。對於第一至第三畫框101~103而言，顯示裝置係重複地輸出4個紅色色場影像R、4個綠色色場影像G與4個藍色色場影像B，因此於顯示裝置所顯示的畫面203為正常顏色，而不偏向任何一種顏色。

請接著參照圖3，圖3是圖1之顯示裝置所顯示之畫面等速移動時對於人眼之感受的示意圖。於圖3中，若假設連續三張畫框所形成的畫面係以等速度移動，由於人眼會追跡動態畫的影像。因此，動態畫面在人眼視網膜所產生的影像會產生斜向積分的效應，而此斜向積分的效應如同各畫框101~103之各色場影像的沿著追跡線301的積分效果。為了方便計算，圖3左邊的示意圖可以等效為右邊的示意圖，其中斜線的人眼追跡線301可以拉為一直線的人眼追跡線301’，且各矩形的色場影像可以拉為平行四邊形的色場影像。

經過積分後，會有畫面302成像於人眼的視網膜中，因為於三個色場影像後緊接重複顯示同一畫框中之第一色場影像的關係，因此，畫面302的邊緣3021與3022不會有色分離現象，而僅是略有移動所產生的黑或灰色模糊。然而，因為人眼注視移動的畫面時，其邊緣本來就會略有模糊，因此，邊緣3021與3022移動所產生的模糊並不會影響影像品質。

請接著參照圖4，圖4是圖1之顯示裝置所顯示之各畫框的在一個畫框時間(frame time)的亮度直方圖。人眼對於灰階值為255的紅色、綠色與藍色圖元(pixel)的亮度為259.7cd/m² 、472.3cd/m² 與93.81cd/m² ，由此直方圖可以算出畫框101~103的平均亮度為I_B =275.27cd/m² ，且可以算出最大時間對比(Temporal Contrast)為Max(C(t))=(I_Tmax (t)-I_B )/I_B =0.715，其中I_T (t)表示在一個畫框時間t點的亮度，因此I_Tmax (t)為在一個畫框的時間直方圖中的最大能量密亮度。

傳統未使用場色序顯示方法之具有彩色濾光片的顯示器係透過白色背光源穿過彩色濾光片來達到混色的目的。在顯示一張白色畫框時，由於沒有紅色色場影像R、綠色色場影像G與藍色色場影像B在時間上的變化，所以傳統非場色序顯示方法的時間對比接近於零，而使用場色序顯示方法的顯示器因為有色場的改變，則存在一時間對比0.715的變化。據此，相較於傳統非場色序顯示方法的顯示器，採用場色序顯示方法的顯示器易有畫面閃爍的問題。

一般來說，時間對比越大，則表示人眼愈容易感到畫面閃爍的情況，但不同頻率會有不同敏感度。依照時間對比敏感度函數在頻率在7赫茲左右有最大的時間對比敏感度，也就是人眼最容易感到閃爍的頻率，但之後則隨著頻率增加，時間對比敏感度則會下降。因此，相較於使用傳統場色序顯示方法的顯示裝置之時間對比為0.715且畫框頻率為60赫茲，本發明實施例之使用場色序顯示方法的顯示裝置的時間對比一樣為0.715，但其畫框頻率則為80赫茲。如時間對比敏感度函數所示，80赫茲之畫框頻率早已超過人眼可以感受到畫面閃爍的範圍。因此，圖1之顯示裝置發生畫面閃爍的機率較低。

請參照圖5，圖5是本發明另一實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來顯示其畫面的示意圖。於此實施例中，顯示裝置於每一畫框之影像中係透過運算輸出第一至第四色場影像來顯示完整之畫框的結果，並接著重複輸出顯示第一色場影像，以減少畫面閃爍與色分離的現象。另外，圖5的顯示裝置可以是液晶顯示器或智慧型手機或平板電腦。

對於每一張畫框而言，其影像資料具有多個紅色灰階值、多個綠色灰階值與多個藍色灰階值。因此，顯示裝置之處理器可以擷取畫框的影像資料，並根據影像資料計算算出與畫框最接近的顏色當作一背光顏色，以透過液晶產生一主要色場資料，因此主要色場資料的顏色可能為任意顏色，之後顯示裝置之處理器緊接計算算出紅色、綠色與藍色色場資料，其中主要色場資料具有畫框之70%~80% 的能量。接著，顯示裝置的顯示單元接收主要色場以及紅色、綠色與藍色色場資料，並根據主要色場以及紅色、綠色與藍色色場資料輸出第一至第四色場影像，以及接著重複地輸出顯示同一畫框中的第一色場影像。

於圖5的實施例中，僅顯示四個畫框時間的顯示示意圖，其他畫框時間則省略未繪於圖上。於圖5中每一個畫框的頻率為60赫茲，且以4個畫框為一個週期，以使第一至第四色場影像的顯示次數相同，而不令人眼感受到畫面有色偏之問題。於此實施例中，於各畫框時間內，畫框會有五個色場影像，因此每一色場影像頻率為300赫茲。此五個色場中之第一至第四色場影像資料係依據原始畫框的影像資料，計算出主要色場影像D、紅色色場影像R、綠色色場影像G與藍色色場影像B，而第五個色場影像則重複同一畫框裡的第一色場資料。

以圖5的例子來說明，於第一畫框501中，第一至第四色場影像分別為主要色場影像D、紅色色場影像R、綠色色場影像G與藍色色場影像B，第五色場影像為主要色場影像D。於第二畫框502中，第一至第四色場影像分別為紅色色場影像R、綠色色場影像G、藍色色場影像B與主要色場影像D，第五色場影像為紅色色場影像R。於第三畫框503中，第一至第四色場影像分別為綠色色場影像G、藍色色場影像B、主要色場影像D與紅色色場影像R，第五色場影像為綠色色場影像G。於第四畫框504，其第一至第四色場影像分別為藍色色場影像B、主要色場影像D與紅色色場影像R、綠色色場影像G，而第五色場影像為藍色色場影像B。

於圖5的實施例中，每一個畫框的畫框頻率為60赫茲，則每一色場影像頻率即為300赫茲。另外，由於顯示裝置在五個色場資料裡的第一至第四色場影像資料，即五分之四色場顯示時間1/75秒(1/60秒的五分之四倍)中顯示完整的畫框的結果，因此本實施例之畫框頻率等效為60赫茲的四分之五倍，即為75赫茲。

因此，相較於使用傳統場色序顯示方法的顯示裝置之時間對比為0.715且畫框頻率為60赫茲，本發明實施例之使用場色序顯示方法的顯示裝置時間對比雖一樣為0.715，但畫框頻率卻為75赫茲。如時間對比敏感度函數所示，75赫茲畫框頻率早已超過人眼可以感受到畫面閃爍的範圍。據此，圖5之顯示裝置較不會有畫面閃爍的問題。

除此之外，由於顯示裝置的處理器僅須計算第一至第四色場資料，而不須額外計算其他的色場資料，亦即，不用多算一次液晶穿透率或背光源之亮度的控制，因此可降低處理器之運算負載。

請參照圖6，圖6是圖5之顯示裝置所顯示之畫框的分解示意圖。圖5之顯示裝置所顯示之畫框6實質上可以分解為主要顏色場影像的畫面601、紅色色場影像的畫面602、綠色色場影像的畫面603與藍色色場影像的畫面 604。因為，主要色場資料因具有畫框6之70%~80%的能量，因此，於圖6中，實質上僅有主要顏色場影像的畫面601中的內容則明顯可以被人眼所辨識，其他的畫面602~604則偏暗，其內容不易被人眼所辨識。

在此請注意，雖然上述畫框6係透過主要顏色、紅色、綠色與藍色色場資料來呈現。然而，在其他實施例中，畫框亦可透過第一主要顏色、第二主要顏色、紅色、綠色與藍色色場資料來呈現，且其對應的場色序顯示方法則可以依照上述說明來作些微的修正。另外，第一與第二主要色場資料佔畫框能量的百分比則可以依據各種設計要求來決定。

請參照圖7，圖7是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法搭配黃色(Yellow)與青色(Cyan)的彩色濾光片來顯示其畫面的示意圖，由於黃色的彩色濾光片可被紅色與綠色光通過，與青色的彩色濾光片可被藍色與綠色光通過。因此，對光譜的穿透率為一般紅色、綠色與藍色的彩色濾光片的兩倍。搭配彩色背光，可在兩個色場120赫茲的畫框頻率裡顯示完畢紅色、綠色與藍色色場資料。於此實施例中，顯示裝置係透過輸出第一與第二色場影像來顯示畫面，並接著重複輸出顯示第一色場影像，以減少畫面閃爍與色分離的現象。另外，圖7的顯示裝置可以是液晶顯示器、行動手機或平板電腦，且具有兩種彩色光源，以產生黃色與青色光線。

對於每一張畫面而言，其影像資料具有多個紅色灰階值、多個綠色灰階值與多個藍色灰階值。因此，顯示裝置之處理器可以擷取畫面的影像資料，並根據影像資料算出黃色與青色色場資料。接著，顯示裝置的顯示單元接收黃色與青色色場資料，並根據黃色與青色色場資料輸出顯示第一與第二色場影像，以及接著重複地輸出顯示第一色場影像。

於圖7的實施例中，僅顯示兩個畫框時間的顯示示意圖，其他畫框時間則省略未繪於圖上。於圖7中每一個畫框的頻率為60赫茲，且以二個畫框為一個週期，以使第一與第二色場影像的顯示次數相同，而不令人眼感受到畫面有色偏之問題。於此實施例中，於各畫框時間內，畫框會有五個色場影像，因此每一色場影像頻率為180赫茲。此三個色場中之第一與第二色場影像資料係依據原始畫框的影像資料，計算出黃色場影像Y與青色色場影像C，而第三個色場影像則重複同一畫框裡的第一色場資料。

以圖7的例子來說明，於第一畫框801中，第一與第二色場影像係分別對應於黃色與青色色場資料，第三色場重複第一黃色色場。於第二畫框802中，第一與第二色場影像係分別對應於青色與黃色色場資料，第三色場重複第一青色色場。

於圖7的實施例中，每一個畫框的畫框頻率為60赫茲，此實施例中，於一畫框時間內輸出三個色場，故各色場影像之間的場頻率為180赫茲。於此實施例中，第一色場影像為黃色色場影像Y，第二色場影像為青色色場影像C，由於顯示裝置再輸出第一與第二色場影像後，又會再次地輸出第一色場影像，亦即於三分之二的影像資料時間1/90秒(即1/60秒的三分之二倍)中顯示完整的畫框的結果，故圖7之顯示裝置所使用之場色序顯示方法所對應的畫框頻率等效為60赫的二分之三倍，即為90赫茲。

因此，相較於使用傳統場色序顯示方法的顯示裝置之時間對比為0.715且畫框頻率為60赫茲，本發明實施例之使用場色序顯示方法的顯示裝置時間對比雖一樣為0.715，但畫框頻率卻為90赫茲。如時間對比敏感度函數所示，90赫茲畫框頻率早已超過人眼可以感受到畫面閃爍的範圍。據此，圖7之顯示裝置較不會有畫面閃爍的問題。

除此之外，由於顯示裝置的處理器僅須計算第一與第二色場資料，而不須額外計算其他的色場資料，亦即，不用多算一次液晶穿透率或背光源之亮度的控制，可降低處理器的負擔。

請參照圖8，圖8是本發明實施例的顯示裝置之方塊圖。顯示裝置9包括控制器91與顯示單元92，控制器包括處理器911、記憶單元912與背光控制單元913。處理器911用以擷取畫面之影像資料，記憶單元912用以儲存影像資料。背光控制單元913用以顯示單元92的控制背光模組924。控制器中之處理器根據原始影像資料計算出第一至第i色場資料並將其儲存於記憶單元912，控制器於讀取記憶單元912並輸出第一至第i色場資料後，再重複輸出第一色場資料，其中i為大於等於2且小於等於4的正整數。

顯示單元92用以接收自控制器輸出之第一至第i色場資料後，再接收第一色場資料，並根據第一至第i色場資料依序顯示第一至第i色場影像，再重複顯示第一色場影像。

其中，顯示單元92包括資料驅動模組921、閘極驅動模組922、液晶面板923與背光模組924。資料驅動模組921根據第一至第i色場資料以及接續的第一色場資料依序產生多個資料信號。閘極驅動模組922根據第一至第i色場資料以及接續的第一色場資料依序產生多個閘極驅動信號。

液晶面板923具有以陣列方式排列的多個薄膜電晶體，所述多個薄膜電晶體受控於所述多個閘極驅動信號而被開啟與關閉，且被開啟的所述多個薄膜電晶體接收所述多個資料信號，以藉此控制對應的液晶之偏轉，而對應地依序顯示該第一至第i色場影像與第一色場影像。

背光模組924包括背光源模組9241與背光源驅動電路9242。背光源模組9241具有多個色光光源，背光源驅動電路9242根據第一至第i色場資料所對應的顏色依序開啟背光源模組9241中對應的至少一色光光源。

綜合以上所述，本發明實施例一種使用場色序顯示方法的顯示裝置，此顯示裝置可以抑制畫面閃爍與色分離現象。除此之外，所述顯示裝置更可以不同尺寸的液晶顯示器，且具有低成本與低運算複雜度的優勢。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

101、501、801‧‧‧第一畫框

102、502、802‧‧‧第二畫框

103、503‧‧‧第三畫框

504‧‧‧第四畫面

R‧‧‧紅色色場影像

G‧‧‧綠色色場影像

B‧‧‧藍色色場影像

D‧‧‧主要色場影像

Y‧‧‧黃色色場影像

C‧‧‧青色色場影像

201~203、6‧‧‧畫面

301、301’‧‧‧人眼追跡線

302‧‧‧畫面

3021、3022‧‧‧邊緣

601‧‧‧主要顏色場影像的畫面

602‧‧‧紅色色場影像的畫面

603‧‧‧綠色色場影像的畫面

604‧‧‧藍色色場影像的畫面

9‧‧‧顯示裝置

91‧‧‧控制器

911‧‧‧處理器

912‧‧‧記憶單元

913‧‧‧背光控制單元

92‧‧‧顯示單元

921‧‧‧資料驅動模組

922‧‧‧閘極驅動模組

923‧‧‧液晶面板

924‧‧‧背光模組

9241‧‧‧背光源模組

9242‧‧‧背光源驅動電路

圖1是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來顯示其畫面的示意圖。

圖2是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來依序顯示其畫面的示意圖。

圖3是圖1之顯示裝置所顯示之畫面等速移動時對於人眼之感受的示意圖。

圖4是圖1之顯示裝置所顯示之各畫框的在一個畫框時間的亮度直方圖。

圖5是本發明另一實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來顯示其畫面的示意圖。

圖6是圖5之顯示裝置所顯示之畫框的分解示意圖。

圖7是本發明實施例之顯示裝置使用場色序顯示方法來顯示其畫面的示意圖。

圖8是本發明實施例的顯示裝置之方塊圖。

101‧‧‧第一畫框

102‧‧‧第二畫框

103‧‧‧第三畫框

R‧‧‧紅色色場影像

G‧‧‧綠色色場影像

B‧‧‧藍色色場影像

Claims

一種顯示裝置，包括：一控制器，用以擷取一畫框之一影像資料，且根據該影像資料計算並輸出一第一至第i色場資料，再接著輸出該第一色場資料，其中i為大於等於2且小於等於4的正整數；以及一顯示單元，用以接收該第一至第i色場資料與該第一色場資料，並依序對應地顯示一第一至第i色場影像與該第一色場影像；其中i等於2，且該第一與第二顏色色場資料分別為一黃色與一青色色場資料。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置的一畫框頻率等效為90赫茲。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該些色場影像的場頻率等於180赫茲。
一種顯示裝置，包括：一控制器，用以擷取一畫框之一影像資料，且根據該影像資料計算並輸出一第一至第i色場資料，再接著輸出該第一色場資料，其中i為大於等於2且小於等於4的正整數；以及一顯示單元，用以接收該第一至第i色場資料與該第一色場資料，並依序對應地顯示一第一至第i色場影像與該第一色場影像；其中i等於4，且該第一至第四色場資料分別為一主要色場、一紅色、一綠色與一藍色色場資料。
如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置的一畫框頻率等效為75赫茲。
如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該主要色場資料具有該畫框之70%~80%的能量。
如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該些色場影像的場頻率等於300赫茲。